Golang中反射怎么應(yīng)用

本文小編為大家詳細介紹“Golang中反射怎么應(yīng)用”，內(nèi)容詳細，步驟清晰，細節(jié)處理妥當(dāng)，希望這篇“Golang中反射怎么應(yīng)用”文章能幫助大家解決疑惑，下面跟著小編的思路慢慢深入，一起來學(xué)習(xí)新知識吧。

引言

首先來一段簡單的代碼邏輯熱身，下面的代碼大家覺得應(yīng)該會打印什么呢？

type OKR struct {
   id      int
   content string
}
func getOkrDetail(ctx context.Context, okrId int) (*OKR, *okrErr.OkrErr) {
   return &OKR{id: okrId, content: fmt.Sprint(rand.Int63())}, nil
}
func getOkrDetailV2(ctx context.Context, okrId int) (*OKR, okrErr.OkrError) {
   if okrId == 2{
      return nil, okrErr.OKRNotFoundError
   }
   return &OKR{id: okrId, content: fmt.Sprint(rand.Int63())}, nil
}
func paperOkrId(ctx context.Context) (int, error){
   return 1, nil
}
func Test001(ctx context.Context) () {
   var okr *OKR
   okrId, err := paperOkrId(ctx)
   if err != nil{
      fmt.Println("####   111   ####")
   }
   okr, err = getOkrDetail(ctx, okrId)
   if err != nil {
      fmt.Println("####   222   ####")
   }
   okr, err = getOkrDetailV2(ctx, okrId)
   if err != nil {
      fmt.Println("####   333   ####")
   }
   okr, err = getOkrDetailV2(ctx, okrId + 1)
   if err != nil {
      fmt.Println("####   444   ####")
   }
   fmt.Println("####   555   ####")
   fmt.Printf("%v", okr)
}
func main() {
   Test001(context.Background())
}

Golang類型設(shè)計原則

在講反射之前，先來看看 Golang 關(guān)于類型設(shè)計的一些原則

• 在 Golang 中變量包括（type, value）兩部分

• 理解這一點就能解決上面的簡單問題了

• type 包括 static type 和 concrete type. 簡單來說 static type 是你在編碼是看見的類型(如 int、string)，concrete type 是 runtime 系統(tǒng)看見的類型。類型斷言能否成功，取決于變量的 concrete type，而不是 static type.

接下來要說的反射，就是能夠在運行時更新變量和檢查變量的值、調(diào)用變量的方法和變量支持的內(nèi)在操作，而不需要在編譯時就知道這些變量的具體類型。這種機制被稱為反射。Golang 的基礎(chǔ)類型是靜態(tài)的（也就是指定 int、string 這些的變量，它的 type 是 static type），在創(chuàng)建變量的時候就已經(jīng)確定，反射主要與 Golang 的 interface 類型相關(guān)（它的 type 是 concrete type），只有運行時 interface 類型才有反射一說。

Golang 中為什么要使用反射/什么場景可以（應(yīng)該）使用反射

當(dāng)程序運行時， 我們獲取到一個 interface 變量， 程序應(yīng)該如何知道當(dāng)前變量的類型，和當(dāng)前變量的值呢？

當(dāng)然我們可以有預(yù)先定義好的指定類型， 但是如果有一個場景是我們需要編寫一個函數(shù)，能夠處理一類共性邏輯的場景，但是輸入類型很多，或者根本不知道接收參數(shù)的類型是什么，或者可能是沒約定好；

也可能是傳入的類型很多，這些類型并不能統(tǒng)一表示。

這時反射就會用的上了，典型的例子如：json.Marshal。

再比如說有時候需要根據(jù)某些條件決定調(diào)用哪個函數(shù)，比如根據(jù)用戶的輸入來決定。這時就需要對函數(shù)和函數(shù)的參數(shù)進行反射，在運行期間動態(tài)地執(zhí)行函數(shù)。

舉例場景：

比如我們需要將一個 struct 執(zhí)行某種操作（用格式化打印代替），這種場景下我們有多種方式可以實現(xiàn)，比較簡單的方式是：switch case

func Sprint(x interface{}) string {
    type stringer interface {
        String() string
    }
    switch x := x.(type) {
    case stringer:
        return x.String()
    case string:
        return x
    case int:
        return strconv.Itoa(x)
    // int16, uint32...
    case bool:
        if x {
            return "true"
        }
        return "false"
    default:
        return "wrong parameter type"
    }
}
type permissionType int64

但是這種簡單的方法存在一個問題， 當(dāng)增加一個場景時，比如需要對 slice 支持，則需要在增加一個分支，這種增加是無窮無盡的，每當(dāng)我需要支持一種類型，哪怕是自定義類型， 本質(zhì)上是 int64 也仍然需要增加一個分支。

反射的基本用法

在 Golang 中為我們提供了兩個方法，分別是 reflect.ValueOf  和 reflect.TypeOf，見名知意這兩個方法分別能幫我們獲取到對象的值和類型。Valueof 返回的是 Reflect.Value 對象，是一個 struct,而 typeof 返回的是 Reflect.Type 是一個接口。我們只需要簡單的使用這兩個進行組合就可以完成多種功能。

type GetOkrDetailResp struct {
   OkrId   int64
   UInfo   *UserInfo
   ObjList []*ObjInfo
}
type ObjInfo struct {
   ObjId int64
   Content string
}
type UserInfo struct {
   Name         string
   Age          int
   IsLeader     bool
   Salary       float64
   privateFiled int
}
// 利用反射創(chuàng)建struct
func NewUserInfoByReflect(req interface{})*UserInfo{
  if req == nil{
    return nil
  }
   reqType :=reflect.TypeOf(req)
  if reqType.Kind() == reflect.Ptr{
      reqType = reqType.Elem()
   }
   return reflect.New(reqType).Interface().(*UserInfo)
}
// 修改struct 字段值
func ModifyOkrDetailRespData(req interface{}) {
   reqValue :=reflect.ValueOf(req).Elem()
   fmt.Println(reqValue.CanSet())
   uType := reqValue.FieldByName("UInfo").Type().Elem()
   fmt.Println(uType)
   uInfo := reflect.New(uType)
   reqValue.FieldByName("UInfo").Set(uInfo)
}
// 讀取 struct 字段值，并根據(jù)條件進行過濾
func FilterOkrRespData(reqData interface{}, objId int64){
// 首先獲取req中obj slice 的value
for i := 0 ; i < reflect.ValueOf(reqData).Elem().NumField(); i++{
      fieldValue := reflect.ValueOf(reqData).Elem().Field(i)
if fieldValue.Kind() != reflect.Slice{
continue
      }
      fieldType := fieldValue.Type() // []*ObjInfo
      sliceType := fieldType.Elem() // *ObjInfo
      slicePtr := reflect.New(reflect.SliceOf(sliceType)) // 創(chuàng)建一個指向 slice 的指針
      slice := slicePtr.Elem()
      slice.Set(reflect.MakeSlice(reflect.SliceOf(sliceType), 0, 0))  // 將這個指針指向新創(chuàng)建slice
// 過濾所有objId == 當(dāng)前objId 的struct
for i := 0 ;i < fieldValue.Len(); i++{
if fieldValue.Index(i).Elem().FieldByName("ObjId").Int() != objId {
continue
         }
         slice = reflect.Append(slice, fieldValue.Index(i))
      }
// 將resp 的當(dāng)前字段設(shè)置為過濾后的slice
      fieldValue.Set(slice)
   }
}
func Test003(){
// 利用反射創(chuàng)建一個新的對象
var uInfo *UserInfo
   uInfo = NewUserInfoByReflect(uInfo)
   uInfo = NewUserInfoByReflect((*UserInfo)(nil))
// 修改resp 返回值里面的 user info 字段（初始化）
   reqData1 := new(GetOkrDetailResp)
   fmt.Println(reqData1.UInfo)
   ModifyOkrDetailRespData(reqData1)
   fmt.Println(reqData1.UInfo)
// 構(gòu)建請求參數(shù)
   reqData := &GetOkrDetailResp{OkrId: 123}
   for i := 0; i < 10; i++{
      reqData.ObjList = append(reqData.ObjList, &ObjInfo{ObjId: int64(i), Content: fmt.Sprint(i)})
   }
// 輸出過濾前結(jié)果
   fmt.Println(reqData)
// 對respData進行過濾操作
   FilterOkrRespData(reqData, 6)
// 輸出過濾后結(jié)果
   fmt.Println(reqData)
}

反射的性能分析與優(yōu)缺點

大家都或多或少聽說過反射性能偏低，使用反射要比正常調(diào)用要低幾倍到數(shù)十倍，不知道大家有沒有思考過反射性能都低在哪些方面，我先做一個簡單分析，通過反射在獲取或者修改值內(nèi)容時，多了幾次內(nèi)存引用，多繞了幾次彎，肯定沒有直接調(diào)用某個值來的迅速，這個是反射帶來的固定性能損失，還有一方面的性能損失在于，結(jié)構(gòu)體類型字段比較多時，要進行遍歷匹配才能獲取對應(yīng)的內(nèi)容。

下面就根據(jù)反射具體示例來分析性能：

測試反射結(jié)構(gòu)體初始化

// 測試結(jié)構(gòu)體初始化的反射性能
func Benchmark_Reflect_New(b *testing.B) {
   var tf *TestReflectField
   t := reflect.TypeOf(TestReflectField{})
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      tf = reflect.New(t).Interface().(*TestReflectField)
   }
   _ = tf
}
// 測試結(jié)構(gòu)體初始化的性能
func Benchmark_New(b *testing.B) {
   var tf *TestReflectField
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      tf = new(TestReflectField)
   }
   _ = tf
}

運行結(jié)果：

可以看出，利用反射初始化結(jié)構(gòu)體和直接使用創(chuàng)建 new 結(jié)構(gòu)體是有性能差距的，但是差距不大，不到一倍的性能損耗，看起來對于性能來說損耗不是很大，可以接受。

測試結(jié)構(gòu)體字段讀取/賦值

// ---------    ------------  字段讀  ----------- ----------- -----------
// 測試反射讀取結(jié)構(gòu)體字段值的性能
func Benchmark_Reflect_GetField(b *testing.B) {
   var tf = new(TestReflectField)
   var r int64
   temp := reflect.ValueOf(tf).Elem()
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      r = temp.Field(1).Int()
   }
   _ = tf
   _ = r
}
// 測試反射讀取結(jié)構(gòu)體字段值的性能
func Benchmark_Reflect_GetFieldByName(b *testing.B) {
   var tf = new(TestReflectField)
   temp := reflect.ValueOf(tf).Elem()
   var r int64
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      r = temp.FieldByName("Age").Int()
   }
   _ = tf
   _ = r
}
// 測試結(jié)構(gòu)體字段讀取數(shù)據(jù)的性能
func Benchmark_GetField(b *testing.B) {
   var tf = new(TestReflectField)
   tf.Age = 1995
   var r int
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      r = tf.Age
   }
   _ = tf
   _ = r
}
// ---------    ------------  字段寫  ----------- ----------- -----------
// 測試反射設(shè)置結(jié)構(gòu)體字段的性能
func Benchmark_Reflect_Field(b *testing.B) {
   var tf = new(TestReflectField)
   temp := reflect.ValueOf(tf).Elem()
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      temp.Field(1).SetInt(int64(25))
   }
   _ = tf
}
// 測試反射設(shè)置結(jié)構(gòu)體字段的性能
func Benchmark_Reflect_FieldByName(b *testing.B) {
   var tf = new(TestReflectField)
   temp := reflect.ValueOf(tf).Elem()
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      temp.FieldByName("Age").SetInt(int64(25))
   }
   _ = tf
}
// 測試結(jié)構(gòu)體字段設(shè)置的性能
func Benchmark_Field(b *testing.B) {
   var tf = new(TestReflectField)
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      tf.Age = i
   }
   _ = tf
}

測試結(jié)果：

從上面可以看出，通過反射進行 struct 字段讀取耗時是直接讀取耗時的百倍。直接對實例變量進行賦值每次 0.5 ns，性能是通過反射操作實例指定位置字段的10 倍左右。

使用 FieldByName("Age") 方法性能比使用 Field(1) 方法性能要低十倍左右，看代碼的話我們會發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)ieldByName 是通過遍歷匹配所有的字段，然后比對字段名稱，來查詢其在結(jié)構(gòu)體中的位置，然后通過位置進行賦值，所以性能要比直接使用 Field(index) 低上很多。

建議：

• 如果不是必要盡量不要使用反射進行操作， 使用反射時要評估好引入反射對接口性能的影響。

• 減少使用 FieldByName 方法。在需要使用反射進行成員變量訪問的時候，盡可能的使用成員的序號。如果只知道成員變量的名稱的時候，看具體代碼的使用場景，如果可以在啟動階段或在頻繁訪問前，通過 TypeOf() 、Type.FieldByName() 和 StructField.Index 得到成員的序號。注意這里需要的是使用的是 reflect.Type 而不是 reflect.Value，通過 reflect.Value 是得不到字段名稱的。

測試結(jié)構(gòu)體方法調(diào)用

// 測試通過結(jié)構(gòu)體訪問方法性能
func BenchmarkMethod(b *testing.B) {
   t := &TestReflectField{}
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      t.Func0()
   }
}
// 測試通過序號反射訪問無參數(shù)方法性能
func BenchmarkReflectMethod(b *testing.B) {
   v := reflect.ValueOf(&TestReflectField{})
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      v.Method(0).Call(nil)
   }
}
// 測試通過名稱反射訪問無參數(shù)方法性能
func BenchmarkReflectMethodByName(b *testing.B) {
   v := reflect.ValueOf(&TestReflectField{})
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      v.MethodByName("Func0").Call(nil)
   }
}
// 測試通過反射訪問有參數(shù)方法性能
func BenchmarkReflectMethod_WithArgs(b *testing.B) {
   v := reflect.ValueOf(&TestReflectField{})
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      v.Method(1).Call([]reflect.Value{reflect.ValueOf(i)})
   }
}
// 測試通過反射訪問結(jié)構(gòu)體參數(shù)方法性能
func BenchmarkReflectMethod_WithArgs_Mul(b *testing.B) {
   v := reflect.ValueOf(&TestReflectField{})
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      v.Method(2).Call([]reflect.Value{reflect.ValueOf(TestReflectField{})})
   }
}
// 測試通過反射訪問接口參數(shù)方法性能
func BenchmarkReflectMethod_WithArgs_Interface(b *testing.B) {
   v := reflect.ValueOf(&TestReflectField{})
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      var tf TestInterface = &TestReflectField{}
      v.Method(3).Call([]reflect.Value{reflect.ValueOf(tf)})
   }
}
// 測試訪問多參數(shù)方法性能
func BenchmarkMethod_WithManyArgs(b *testing.B) {
   s := &TestReflectField{}
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      s.Func4(i, i, i, i, i, i)
   }
}
// 測試通過反射訪問多參數(shù)方法性能
func BenchmarkReflectMethod_WithManyArgs(b *testing.B) {
   v := reflect.ValueOf(&TestReflectField{})
   va := make([]reflect.Value, 0)
   for i := 1; i <= 6; i++ {
      va = append(va, reflect.ValueOf(i))
   }
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      v.Method(4).Call(va)
   }
}
// 測試訪問有返回值的方法性能
func BenchmarkMethod_WithResp(b *testing.B) {
   s := &TestReflectField{}
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      _ = s.Func5()
   }
}
// 測試通過反射訪問有返回值的方法性能
func BenchmarkReflectMethod_WithResp(b *testing.B) {
   v := reflect.ValueOf(&TestReflectField{})
   for i := 0; i < b.N; i++ {
      _ = v.Method(5).Call(nil)[0].Int()
   }
}

這個測試結(jié)果同上面的分析相同

優(yōu)缺點

優(yōu)點：

• 反射提高了程序的靈活性和擴展性，降低耦合性，提高自適應(yīng)能力。

• 合理利用反射可以減少重復(fù)代碼

缺點：

• 與反射相關(guān)的代碼，經(jīng)常是難以閱讀的。在軟件工程中，代碼可讀性也是一個非常重要的指標。

• Go 語言作為一門靜態(tài)語言，編碼過程中，編譯器能提前發(fā)現(xiàn)一些類型錯誤，但是對于反射代碼是無能為力的。所以包含反射相關(guān)的代碼，很可能會運行很久，才會出錯，這時候經(jīng)常是直接 panic，可能會造成嚴重的后果。

• 反射對性能影響還是比較大的，比正常代碼運行速度慢一到兩個數(shù)量級。所以，對于一個項目中處于運行效率關(guān)鍵位置的代碼，盡量避免使用反射特性。

反射在 okr 中的簡單應(yīng)用

func OkrBaseMW(next endpoint.EndPoint) endpoint.EndPoint {
   return func(ctx context.Context, req interface{}) (resp interface{}, err error) {
      if req == nil {
         return next(ctx, req)
      }
      requestValue := reflect.ValueOf(req)
      // 若req為指針，則轉(zhuǎn)換為非指針值
      if requestValue.Type().Kind() == reflect.Ptr {
         requestValue = requestValue.Elem()
      }
      // 若req的值不是一個struct，則不注入
      if requestValue.Type().Kind() != reflect.Struct {
         return next(ctx, req)
      }
      if requestValue.IsValid() {
         okrBaseValue := requestValue.FieldByName("OkrBase")
         if okrBaseValue.IsValid() && okrBaseValue.Type().Kind() == reflect.Ptr {
            okrBase, ok := okrBaseValue.Interface().(*okrx.OkrBase)
            if ok {
               ctx = contextWithUserInfo(ctx, okrBase)
               ctx = contextWithLocaleInfo(ctx, okrBase)
               ctx = contextWithUserAgent(ctx, okrBase)
               ctx = contextWithCsrfToken(ctx, okrBase)
               ctx = contextWithReferer(ctx, okrBase)
               ctx = contextWithXForwardedFor(ctx, okrBase)
               ctx = contextWithHost(ctx, okrBase)
               ctx = contextWithURI(ctx, okrBase)
               ctx = contextWithSession(ctx, okrBase)
            }
         }
      }
      return next(ctx, req)
   }
}

讀到這里，這篇“Golang中反射怎么應(yīng)用”文章已經(jīng)介紹完畢，想要掌握這篇文章的知識點還需要大家自己動手實踐使用過才能領(lǐng)會，如果想了解更多相關(guān)內(nèi)容的文章，歡迎關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道。